Физика на ниво Ферми

Ниво на Ферми, мярка за енергията на най-слабо задържаните електрони в твърдо вещество, наречена за Енрико Ферми, физикът, който пръв го предложи. Важно е за определяне на електрическите и топлинните свойства на твърдите вещества. Стойността на нивото на Ферми при абсолютна нула (-273,15 ° С) се нарича енергията на Ферми и е константа за всяко твърдо вещество. Нивото на Ферми се променя, когато твърдото вещество се загрява и като към него се прибавят или изтеглят електрони. Всяка от многото различни енергии, с които може да се задържи електрон в твърдо вещество, се нарича енергийно ниво. Според законите на квантовата механика всяко енергийно ниво може да побере само ограничен брой електрони. Нивото на Ферми е всяко енергийно ниво с вероятност то да е точно наполовина запълнено с електрони. Нивата на по-ниска енергия от нивото на Ферми са склонни да бъдат изцяло запълнени с електрони, докато енергийните нива по-високи от Ферми са склонни да бъдат празни.

Когато материалите с различни отделни нива на Ферми са поставени в контакт, някои електрони преминават от материала с по-високото ниво на Ферми в другия материал. Този трансфер на електрони повишава долното ниво на Ферми и понижава по-високото ниво на Ферми. Когато трансферът приключи, нивата на Fermi на двата материала са равни. Това поведение е важно при електронните устройства, които съпоставят различни материали.